人教版選修(3-1)《實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻》學案1

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1、最新人教版選修(3—1)《實驗：測定電池的電動勢和內(nèi) 阻》學案1節(jié) 《測定電池的電動勢和內(nèi)阻》學案 學習目標： (一)知識與技能 1、了解并掌握測定電池的電動勢和內(nèi)阻的原理和實驗方法。 2、學習用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)。 (二)過程與方法 通過設(shè)計電路和選擇儀器，開闊思路，激發(fā)興趣。養(yǎng)成規(guī)范操作實驗并能科學、合理地處 理數(shù)據(jù)的習慣。 (三)情感、態(tài)度與價值觀 理解和掌握運用實驗手段處理物理問題的基本程序和技能 ，具備敢于質(zhì)疑的習慣、嚴謹 求實的態(tài)度和不斷求索的精神，培養(yǎng)觀察能力、思維能力和操作能力，提高對物理學習的動機 和興趣。 學習重點： 掌握實驗原理和方法，學會處理實驗數(shù)據(jù)。

2、 學習難點： 用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)。 自主學習： 1 .閉合電路歐姆定律的內(nèi)容 2 .測定電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗原來就是閉合電路歐姆定律 ，對于一個給定的電池，電 動勢和內(nèi)阻是一定的，由閉合電路歐姆定律可以寫出電源電動勢 E、內(nèi)電阻r與路端電壓 U、電流I的關(guān)系式，為。根據(jù)這個關(guān)系式，你可以利用哪些實驗器材來測定電源的 電動勢E和內(nèi)電阻r?畫出實驗電路圖。 3 .根據(jù)閉合電路歐姆定律，可以寫出電源電動勢 E、內(nèi)電阻r與電路電流I、電路外電阻 R的關(guān)系式，為。根據(jù)這個關(guān)系式，你可以利用哪些實驗器材來測定電源的電動勢 E 和內(nèi)電阻r?畫出實驗電路圖。 同步導學： 1 .實驗

3、原理： 由閉合電路的歐姆定律 I=E/ (R + r)可得： U = E—Ir,式中E、r為電源電動勢和內(nèi) 電阻,在電路中不隨外電阻的變化而改變。當外電阻 R變化時，路端電壓U及電路中的電流I 將發(fā)生改變。如改變外電阻，求得n組U、I值，即可由公式法或圖象法求得 E、r。 2 .實驗器材： 本實驗需要的實驗器材有 3 .實驗步驟： (1)確定電流表、電壓表的量程 ，按照電路原理圖把器材連接好。 (2)把滑動變阻器滑片移到電阻最 —的一端。 (3)閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組電壓表和電流表的讀數(shù) ，用同 樣方法測量并記錄幾組 I、U值。 10 / 9

4、 (4)斷開電鍵，整理好器材。 (5)數(shù)據(jù)處理：在坐標紙上作 U —I圖，求出E、r 4 .注意事項： (1)實驗電路圖：安培表和滑動變阻器串聯(lián)后與伏特表并聯(lián)。 (2)安培表一般選 0—0.6A^^伏特表一般選 0—3V檔。 (3)應(yīng)選用內(nèi)阻 _一些(用過一段時間)的干電池 ，在本實驗中不要把電流調(diào)得過 _ 每次讀完示數(shù)后立即斷丘— — (4)在畫U-I圖象時，要使較多的點落在這條直線上 ，或使各點均勻分布在直線的兩 側(cè)。個別偏離直線太遠的點可舍去不予考慮。這樣 ，就可以使偶然誤差得到部分抵消 ，從而提 高精確度。 (5)干電池內(nèi)阻較小時路端電壓 U的變化也較小，即不會比電

5、動勢小很多。這時 ，在畫 U-I圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當值開始(橫坐標 I 必須從零開始)。但這時圖線和橫軸的交點不再是 電流 電源的。 5 .誤差分析： 實驗中的誤差屬于系統(tǒng)誤差，因為電壓表的 作用 所以I真=1測+ Iv 而工V ~ - i 隨U t * Iv t — 即(I真-I測)T，反映在圖線上： 當 U=0 時,1V―0 I一I 真 故r真＞ r測E真＞ E測 ,不過直線斜率的大小照樣還是 例1在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中 ，所用電流表和電壓表的內(nèi) 阻分別為0.1 ◎和1k◎下面分別為實驗原理圖及所

6、需的器件圖 (1)試在右上圖中畫出連線，將器件按原理圖連接成實驗電 路. 讀出電池的電動勢 E=_ _V,根據(jù)圖象求出電池內(nèi)阻 r= _Q. I(A) 0.12 0.20 0.31 0.32 U(V) 1.37 1.32 1.24 1.18 (2) 一位同學記錄的 6組數(shù)據(jù)見表.試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在下圖中畫出 U-I圖線根據(jù)圖象 0.50 0.57 1.10 1.05

7、 *u/v E -U2 r 解析：（1）按照實物原理圖將實物連接如左下圖。 （2）根據(jù)表格中U、I數(shù)據(jù),在方格紙U-I坐標上找點描跡如右下圖，連直線時第四組數(shù) 據(jù)（0.32A,1.18V）標出的點應(yīng)該舍去不顧，然后將直線延長，交U軸于Ui=1.46V （1.44?1.48 也對），此即為電源電動勢；交 I軸于I=0.64A,注意此時U2=1.00V,由閉合電路歐姆定律得 1.46-1.00 C=0.72C （0.67 ?0.77 也對）。 0.64 例2用一只電流表和一只電壓表測電池電動勢和內(nèi)電阻的實驗電路有

8、如圖所示的甲、 乙兩種，采用甲圖測定E和r時產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差主要是由于 ;采用乙圖測定 E和r時產(chǎn) 生的系統(tǒng)誤差主要是由于 ―為了減小上述系統(tǒng)誤差，當R遠小于Rv時應(yīng)采用 電 路。 甲 乙 解析：采用甲圖時系統(tǒng)誤差主要是由于電壓表分流 ，這時電流表的示數(shù)比干路電流?。? 采用乙圖時系統(tǒng)誤差主要是由于電流表分壓 ，這時電壓表的示數(shù)比路端電壓??；當 R遠小于 Rv時應(yīng)米用圖甲電路 例3有兩只電壓表 A和B,量程已知，內(nèi)阻不知等于多少；另有一節(jié)干電池 ，它的內(nèi)阻不能 忽略，但不知等于多少.只用這兩只電壓表、開關(guān)和一些連接用的導線 ，能通過測量計算這節(jié) 電池的電動勢（已知電動勢不超出電壓

9、表的量程 ，干電池不許 拆開）.畫出你測量時所用的電路圖； QJ以測得的量作 為已知量，導出計算電動勢的式子| 解析：測量電路如圖所示. 設(shè)電壓表的內(nèi)阻為 Ra和Rb,電池的電動勢為 E,內(nèi)阻為r| 先將電壓表A串聯(lián)接入電路中，記下其示數(shù)Ua.根據(jù)歐姆定律，有e=Ua+12 r Ra 然后，將電壓表A、B同時串聯(lián)接入電路中，記下兩表的示數(shù) Ua和Ub,同理又有E=Ua+ ) B、Ea>Eb,ra

10、動勢和內(nèi)電阻》的實驗中 ，待測電池、開關(guān)和導線配合下列哪些儀 器.可以達到測定目的（ ） A. 一只電流表和一只滑動變阻器 B. 一只電流表和一只電壓表 C. 一只電流表和一只電阻箱 D. 一只電壓表和一只電阻箱 2.下面給出多種用伏安法測電池電動勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理方法 ，其中既減小偶然誤差， 又直觀、簡便的方法是 （） A .測出兩組I,U的數(shù)據(jù)，代入方程組E=Ui+lir和E=U2+I2r中，即可求出E和r B.多測幾組I,U的數(shù)據(jù)，求出幾組E,r,最后分別求出其平均值 C.測出多組I,U的數(shù)據(jù)，畫出u—I圖像,再根據(jù)圖像求E,r D.多測出幾組I,U數(shù)據(jù)，分別求出I和

11、U的平均值，用電壓表測出開路時的路端電 壓即為電壓勢E,再用閉合電路歐姆定律求出內(nèi)電阻 r 3.現(xiàn)有器材：量程為 10.0mA、內(nèi)阻約30C -40c的電流表一個，定值電阻Ri=150C,定 值電阻R2=100C,單刀單擲開關(guān) S,導線若干。要求利用這些器材測量一干電池（電動勢約 1.5V）的電動勢。 （1）按要求在實物圖上連線。 （2）用已知量和直接測得量表示的待測電動勢的表達式為 E=，式中各直接測得 量的意義是： 二、選用部分： （一）基礎(chǔ)部分 1 .用電壓表、電流表測定 a、 畫出的圖線如圖所示，則（ A、.Ea>Eb,ra>rb C、Earb D、

12、Ea

13、干 ⑴為了方便且能較準確地進行測量，其中應(yīng)選用的滑動變阻器是 （填寫字母代 ⑵請在線框內(nèi)畫出你所設(shè)計的實驗電路圖 ，并在圖中標上所選用器材的符號 （3）上圖為某一同學根據(jù)他設(shè)計的實驗 ，繪出的I1—12圖線（I1為電流表G的示數(shù)，12為電 流表A的示數(shù)），由圖線可求得被測電池的電動勢 E =V,內(nèi)電阻r =夏。 4 .在測定一節(jié)干電池（電動勢約為1.5V,內(nèi)阻約為2。）的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，變阻器和 電壓表各有兩個供選： A電壓表量程為15V,B電壓表量程為3V,A變阻器為（20C,3A）,B變阻 器為（500Q0.2A）。 電壓表應(yīng)該選 （填A(yù)或B）,這是因

14、 , 變阻器應(yīng)該選 （填A(yù)或B）,這是因 5 .將一銅片和一鋅片分別插入一個蘋果內(nèi) ，就構(gòu)成了簡單的“水果電池” ，其電動勢約 為1.5V?？墒沁@種電池并不能點亮手筒上額定電壓為 1.5V、額定電流為0.3A的小燈泡，原 因是通過小燈泡的電流太小了 ，經(jīng)實驗測得還不足 3mA o現(xiàn)使用量程合適的 電壓表、電流表以及滑動變阻器、開關(guān)、導線等實驗器材 ，盡量精確地測定 “水果電池”的電動勢和內(nèi)阻. （1）請畫出應(yīng)采用的電路原理。 （2）滑動變阻器有兩種規(guī)格： A （0?10Q）、B （0?3kQ）。實驗中 應(yīng)該選用哪種規(guī)格的滑動變阻器 ？為什么？ （3）在實驗中根據(jù)電壓表的

15、示數(shù) U與電流表的示數(shù)I的值，經(jīng)描點、連線得到的 一 I圖象如圖所示。根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù) ，得到“水果電池”的電動勢和內(nèi)阻分別為 E= V, r=Q。 （二）提高部分 1.某同學利用如圖（1）所示電路測定電源的電動勢和內(nèi)阻.實驗中電表內(nèi)阻對實驗 結(jié)果的影響很小，均可以忽略不計.閉合電鍵 S后,變阻器的滑片P由變阻器的一端滑到另一 端的過程中，兩電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化情況分別如圖（ 2）的U-I圖象中直線a、b所 （1）若滑片P由變阻器的一端滑到另一端的過程中 ，電壓表V2的示數(shù)一直增大，可知滑 動端P由 端滑到 端；（用電路圖中的字母表示） （2）用畫線代表導線，將上面實物

16、圖中各元件按圖（1）連接成實驗電路； （3）通過分析可知，其中圖（2）中圖線 （填a或b）表示電壓表V1示數(shù)隨電 流表A示數(shù)變化關(guān)系； （4）根據(jù)U-I圖象中坐標軸所標出的數(shù)據(jù) ，可以求出電源電動勢 E=，內(nèi)阻r = （用圖中給出的坐標值表示）. 第九節(jié) 《測定電池的電動勢和內(nèi)阻》參考答 2.要求測量由2節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢 E和內(nèi)阻r （約幾歐），提供下列器 材：電壓表 V （量程3V,內(nèi)阻1kQ）、電壓表 V2 （量程15V,內(nèi)阻 2kQ）、電阻箱（0? 9999 Q）、開關(guān)、導線若干。 某同學用量程為15 V的電壓表連接成如圖所示的電路 ，實驗步驟如下：

17、 （1）合上開關(guān)S,將電阻箱R阻值調(diào)到Ri= 10◎讀得電壓表的讀數(shù)為 Ui （2）將電阻箱 R阻值調(diào)到R2= 20◎讀得電壓表的讀數(shù)為 6,由方程組Ui = s— Ui r/R i U2= s — U 2/R2 解出 & r 為了減少實驗誤差 ，上述實驗在選擇器材和實驗步驟中 ，應(yīng)做哪些改進？ 3.測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r （E約為4.5V,r約為1.5 Q。 器材：量程3V的理想電壓表量程0.5A的電流表 ①（具有一定內(nèi)阻），固定 電阻R=4Q,滑動變阻器R牙關(guān)S,導線若干。 ① 畫出實驗電路原理圖。圖中各無件需用題目中給出的符號或字母標出。 ②實驗中，當電流表讀數(shù)為I

18、i時,電壓表讀數(shù)為 Ui；當電流表讀數(shù)為I2時，電壓 表讀數(shù)為U2。則可以求出 E=,r=。（用Ii,l2,Ui,U2及R表示） 案 自主學習 i、閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比 ，跟內(nèi)、外電子成反比。 U 2、E =U + r R 3、E =IR +lr 4、E =U +lr 同步檢測 一、公共部分： i、CD 2、C 3、 （i）連圖：左圖只用 Ri接入電路；右圖用 Ri和R2串聯(lián)接入電路。 （2） lil2 R2 li是外電阻為Ri時的電流，12是外電阻為Ri和R2串聯(lián)時的電 li _ |2 流 二、選用部分： （一）基礎(chǔ)部分 i、A 2、等于，大

19、于電流表具有內(nèi)電阻 3、⑴Ri；⑵電路圖如右圖所示； ⑶ i.47 （i.46~i.48 均可）;0.83 （0.8i~0.85 均可） 4、B,A電壓表的量程過大，誤差較大；A,B變阻器額定電流過小且調(diào)節(jié)不便。 5、 （i）如右圖 （2）應(yīng)選0?i0◎的，因為滑動變阻器阻值太大不便調(diào)節(jié)。 （3） i.49; 0.50 （二）提高部分 1、2.答案：（1） d,c； （2）如圖連接； (3) a; 4 E.U1I2-U2I1 I 2 - I 1 U1 _U2 r 二 . I 2 - I 1 2、應(yīng)選用量程為3V的電壓表. 改變電阻箱阻值 R,讀取若干個U的值，由 I = U/R計算出電流的值，然后作出U — I圖線, 3、①實驗電路原理圖如圖。 令 I lU 2 - I 2U 1 I1 - I2 I1 - I 2